[发明专利]用于衍射光学元件的折射涂层

权利要求书

1.一种光波导，包括：

透光基底，被配置为用于近眼显示(NED)设备，所述基底包括多个内反射表面，所述基底是由具有第一折射率的第一材料制成的；以及

衍射光学元件(DOE)，被形成在所述基底的所述多个表面中的第一表面上，所述DOE被配置为向所述基底输入光线或者从所述基底输出光线，所述DOE包括：

衍射光栅，由具有第二折射率的第二材料制成；以及

在所述衍射光栅之上的涂层，由具有第三折射率的第三材料制成；

其中所述第二折射率不等于所述第三折射率。

2.根据权利要求1所述的光波导，其中所述第三折射率大于所述第二折射率。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的光波导，其中所述涂层减小了所述DOE对衍射光线的波长和入射角度的灵敏度。

4.根据权利要求1至3中的任一项所述的光波导，其中所述涂层增加了经由所述DOE跨特定视场(FOV)传播的图像中的均一性。

5.根据权利要求1至4中的任一项所述的光波导，其中所述DOE在衍射光线的入射角度的30度范围内具有至少30％的衍射效率。

6.根据权利要求1至5中的任一项所述的光波导，其中所述衍射光栅被优化为在衍射光线的入射角度的特定范围内最大化衍射效率。

7.根据权利要求1至6中的任一项所述的光波导，其中所述DOE是入耦元件，所述入耦元件被配置为将从所述NED设备的图像生成器接收的光线输入到所述基底中。

8.根据权利要求1至6中的任一项所述的光波导，其中所述DOE是出耦元件，所述出耦元件被配置为从所述基底输出光线并且将所述光线引导朝向所述NED设备的用户的眼睛。

9.根据权利要求1至8中的任一项所述的光波导，其中所述第三折射率至少是1.9。

10.根据权利要求1至9中的任一项所述的光波导，其中所述第二折射率和所述第三折射率之间的差至少是0.4。

11.一种近眼显示系统，包括：

发光微显示成像器，被配置为发射与生成的图像相关联的光线；以及

波导，包括：

透光基底，被配置为通过内反射传播光，所述基底是由具有第一折射率的第一材料制成的；

入耦元件，被配置为将从所述微显示成像器接收的光线输入到所述基底中；以及

出耦元件，被配置为从所述基底输出传播的光线并且将所述光线引导到所述近眼显示系统的用户的眼睛；

其中所述入耦元件和所述出耦元件两者都包括衍射光学元件(DOE)，所述DOE被形成在所述基底的多个表面中的至少一个表面的至少一部分上，所述DOE包括：

衍射光栅，由具有第二折射率的第二材料制成；以及

在所述衍射光栅之上的涂层，由具有第三折射率的第三材料制成；

其中所述第二折射率不等于所述第三折射率。

12.一种制造波导显示器的方法，所述方法包括：

在由第二材料制成的透光基底的表面上形成可固化的第一材料层；

固化所述第一材料，以在所述基底上形成衍射光栅，所述衍射光栅被配置为向所述基底输入光线或者从所述基底输出光线；以及

利用第三材料涂覆所述衍射光栅；

其中在所述第一材料固化后，所述第三材料具有与所述第一材料不同的折射率。

13.根据权利要求12所述的方法，其中涂覆包括使用如下中的一种或多种来将所述第三材料施加到所述衍射光栅的表面：原子层沉积(ALD)、化学气相沉积(CVD)、旋涂或浸涂。

14.根据权利要求12或权利要求13所述的方法，其中所述第一材料的折射率和所述第三材料的折射率之间的差至少是0.4。

15.根据权利要求12至14中的任一项所述的方法，其中：

所述第一材料包括UV可固化聚合物树脂；

所述第二材料包括玻璃；并且

所述第三材料具有至少1.9的折射率。